路由概念

基于第三层地址（IP地址）从一个节点向无连接网络的另一个节点转发分组的过程成为路由。

在IP选路中，我们知道路由表起着比较大的作用，它决定的IP包到底会怎么走。关于IP选路的问题，记得大学时候和舍友们曾经有过激烈讨论和验证，如今还略有印象，真是怀念当时伟大的623宿舍做实验时的生活啊，这么快就一年了。

路由其实就是选择一条数据包传输路径的过程，也就是说主机怎么向它的目的地顺利发送数据的过程。当TCP/IP主机发送IP数据包时，便出现了路由，且当到达IP路由器时还会再次出现。路由器是从一个物理网向另一个物理网发送数据包的装置，路由器通常被称为网关，它承但着分发数据包的任务。对于上例中发送IP数据包的主机和路由器而言，必须决定向哪里转发数据包。在决定路由时，IP层查询位于内存中的路由表，然后根据查询规则，进行IP路由。是不是很抽象？用我的话说吧，也就是下面要讨论的问题。

先说如何选路：

• 当一个主机试图与另一个主机通信时，IP首先决定目的主机是一个内网还是外网，怎么确定？当然使用网络号。
• 如果是是同一内网，那就就是直接发送了，这个最简答不过了。
• 如果目的主机是和发送主机不在同一个内网，也就是在外网了，IP将查询路由表来为外网主机或外网选择一个路由，所以一般情况下有可能为某个外网指定特定的路由，具体问题稍后分析。
• 若未找到明确的路由，此时在路由表中还会有默认网关，也可称为缺省网关，IP用缺省的网关地址将一个数据传送给下一个指定的路由器，所以网关也可能是路由器，也可能只是内网向特定路由器传输数据的网关。
• 在该路由器收到数据后，它再次为远程主机或网络查询路由，若还未找到路由，该数据包将发送到该路由器的缺省网关地址。

每发现一条路由，数据包被转送下一级路由器，称为一次“跳步”，按照同样的方式进行转发，并最终发送至目的主机。若未发现任何一个路由可以接受此次IP包的地址，发送主机将收到一个出错信息，也就是说其中任何一跳出现了不可到达，最后的结果也就是报错了。

上面只是个人的一些理解，事实上当时我们做的实验不少，但是看看tcp/IP详解后，就可以一目了然了，现在以linux下的路由表为例说明一下：

　　$ sudo route
　　Kernel IP routing table
　　Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface
　　192.168.100.0 * 255.255.255.0 U 0 0 0 eth1
　　192.168.10.0 * 255.255.254.0 U 0 0 0 eth0
　　default 192.168.10.1 0.0.0.0 UG 0 0 0 eth0
　　--------------------------------------------------------------------------------------

IP路由选择是逐跳地（hop-by-hop）进行的。从这个路由表信息可以看出，IP并不知道到达任何目的的完整路径（当然，除了那些与主机直接相连的目的）。所有的IP路由选择只为数据报传输提供下一站路由器的IP地址。 它假定下一站路由器比发送数据报的主机更接近目的，而且下一站路由器与该主机是直接相连的。

IP路由选择主要完成以下这些功能：

• 搜索路由表，寻找能与目的IP地址完全匹配的表目（网络号和主机号都要匹配）。如果找到，则把报文发送给该表目指定的下一站路由器或直接连接的网络接口（取决于标志字段的值）。
• 搜索路由表，寻找能与目的网络号相匹配的表目。如果找到，则把报文发送给该表目指定的下一站路由器或直接连接的网络接口（取决于标志字段的值）。目的网络上的所有主机都可以通过这个表目来处置。例如，一个以太网上的所有主机都是通过这种表目进行寻径的。这种搜索网络的匹配方法必须考虑可能的子网掩码。关于这一点我们在下一节中进行讨论。
• 搜索路由表，寻找标为“默认（default）”的表目。如果找到，则把报文发送给该表目指定的下一站路由器。如果上面这些步骤都没有成功，那么该数据报就不能被传送。如果不能传送的数据报来自本机，那么一般会向生成数据报的应用程序返回一个“主机不可达” 或 “网络不可达”的错误。

完整主机地址匹配在网络号匹配之前执行。只有当它们都失败后才选择默认路由。默认路由，以及下一站路由器发送的ICMP间接报文（如果我们为数据报选择了错误的默认路由），是IP路由选择机制中功能强大的特性。

所谓路由表，指的是路由器或者其他互联网网络设备上存储的表，该表中存有到达特定网络终端的路径，在某些情况下，还有一些与这些路径相关的度量。

TCP/IP及路由基本概念、理论

IP地址的主机号全‘0’表示本网络，全‘1’表示网络上所有主机的广播，这两个IP地址不能作为主机地址，也就是网络节点的地址。

环回接口（Loopback Interface）目的在于使运行在同一台主机上的客户程序和服务器程序通过TCP/IP进行通信。A类网络号127就是为环回接口预留的，惯例情况下，大多数系统把IP地址127.0.0.1分配给这个接口，并且命名为localhost。

联系ISO模型，地址和模型的对应关系应该是：PHY层，对应的地址就是端口，交换机上的Port号；MAC层，对应的地址是MAC地址；IP层，对应的地址是IP地址。在各层上，其实就是查找到正确的地址，将数据包进行正确的转发。

几个路由概念：

• 汇总路由：一个包含路由表中几个更加精准地址的地址。在表现上就是IP地址和子网掩码的合理应用，在路由条目上的表现就是将多个子网合成一个更大的子网（也可能就是主网络）。
• 选择路由：子网掩码为全1，这样可以规定到达某个主机的数据包只允许通过某条路径。
• 浮动静态路由：冗余数据链路

网络互连

• 网桥互连（数据链路层，最常见设备为交换机）
• 路由器互连（IP层，最常见设备为路由器）

路由条目分类

根据来源不同，路由表中的路由条目通常可分为以下三类：

1. 直连路由：网络接口发现的路由（链路层协议发现的路由），也称为接口路由（也称为直连路由）。
2. 静态路由：由网络管理员手工配置的路由
3. 动态路由：路由协议发现的路由

根据路由目的地的不同，可划分为：

1. 子网路由：目的地为子网
2. 主机路由：目的地为主机

据目的地与该路由器是否直接相连，又可分为：

1. 直接路由：目的地所在网络与路由器直接相连
2. 间接路由：目的地所在网络与路由器非直接相连

路由条目基本属性

通常，一条路由条目包含如下基本属性：

1. 目的网络地址：用于匹配进入路由器的IP报文中的源IP字段的IP子网
2. 子网掩码：用于计算源IP地址对应的IP子网
3. 下一跳地址：用于指定目的IP属于特定子网的报文所转发的路径的下一跳
4. 下一跳硬件接口：与下一跳地址相对应的网络接口

除上述几个基本属性外，为了使得路由表更好的和多种IP路由协议协同工作，路由表通常还提供如下属性：

1. 路径类型：动态，静态以及默认路由等
2. 协议类型：标识该条目是通过哪种路由协议获得的
3. 优先级：当遇到网络ID冲突时选择路由条目的依据
4. 路径开销：当前路径的开销度量值

《交换机IPv4路由功能研究报告V1.2.doc》

路由算法分类

距离矢量路由（distance vector routing）算法 ：每个路由器维护一张表（即一个矢量），表中列出了当前已知的到每个目标的最佳路径，以及所使用的线路。通过在邻居之间相互交换信息，路由器不断的更新它们内部的表。

链路状态路由（link state routing）算法 ：该算法的思想是每一个路由器必须完成下面的5步工作：

1. 发现它的邻居节点，并知道其网络地址；
2. 测量到各邻居节点的延迟或者开销；
3. 构建一个分组，分组中包含所有它刚刚知道的信息；
4. 将这个分组发送给所有其它路由器（注意并不是邻居节点路由器）；
5. 计算到每一个其它路由器的最短路径。